ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LÃ MẠNH CƯỜNG

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ SÉT HỮU CƠ TỪ
BENTONIT THANH HÓA VỚI
TETRAĐECYLTRIMETYLAMONI BROMUA
VÀ BƯỚC ĐẦU THĂM DÒ ỨNG DỤNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

THÁI NGUYÊN - 2015
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

http://www.lrc.tnu.edu.vn


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LÃ MẠNH CƯỜNG

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ SÉT HỮU CƠ TỪ
BENTONIT THANH HÓA VỚI
TETRAĐECYLTRIMETYLAMONI BROMUA
VÀ BƯỚC ĐẦU THĂM DÒ ỨNG DỤNG
Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Mã số: 60.44.01.13

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Khoa Hóa học, các thầy cô Khoa sau Đại
học, các thầy cô trong Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái
Nguyên đã giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong quá trình học tập,
nghiên cứu, để hoàn thành luận văn khoa học.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm
Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm, Đa ̣i ho ̣c Thái Nguyên; khoa Hoá học, Trường
Đại học Khoa ho ̣c Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội; Viện Khoa ho ̣c Vâ ̣t liê ̣u, Viê ̣n
Hàn lâm Khoa học và Công nghê ̣ Việt Nam và các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ, tạo
điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu
của bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu xót. Em rất
mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp và
những người đang quan tâm đến vấn đề đã trình bày trong luận văn, để luận văn được
hoàn thiện hơn.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 4 năm 2015
Tác giả

Lã Mạnh Cường

ii
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

http://www.lrc.tnu.edu.vn


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................... iii

http://www.lrc.tnu.edu.vn


1.4.4. Các phương trình cơ bản của quá trình hấp phụ ........................................... 22
Chương 2 THỰC NGHIỆM .................................................................................... 26
2.1. Hóa chất, dụng cụ ................................................................................................ 26
2.1.1. Hóa chất ........................................................................................................ 26
2.1.2. Dụng cụ, máy móc ........................................................................................ 26
2.2. Thực nghiệm ........................................................................................................ 27
2.2.1. Khảo sát quá trình điều chế sét hữu cơ ......................................................... 27
2.2.2. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ phenol đỏ của
bent-TH và sét hữu cơ điều chế ................................................................... 28
2.3. Các phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 29
2.3.1. Phương pháp nhiễu xa ̣ tia X (XRD) ............................................................. 29
2.3.2. Phương pháp phân tích nhiệt ........................................................................ 30
2.3.3. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) ............................................................... 31
2.3.4. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ..................................................... 31
2.3.5. Phương pháp xác định hàm lượng cation hữu cơ trong sét hữu cơ .............. 32
2.3.6. Phương pháp trắc quang ............................................................................... 33
Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 34
3.1. Điều chế sét hữu cơ.............................................................................................. 34
3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng ................................................. 34
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng TĐTM/bentonit ........................... 36
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH dung dịch......................................................... 38
3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng ................................................ 40
3.2. Đánh giá cấu trúc và đặc điểm của sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu ................ 42
3.2.1. Nghiên cứu bằ ng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ................................. 43
3.2.2. Nghiên cứu bằng phương pháp phổ hồng ngoại .......................................... 44
3.2.3. Nghiên cứu bằng phương pháp phân tích nhiệt ............................................ 45
3.2.4. Nghiên cứu bằng phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ........................ 48

Montmorillonit

TĐTM

Tetrađecyltrimetylamoni bromua

Bent-TH

Bentonit (Thanh Hóa)

Shc

Sét hữu cơ

XRD

X-ray diffraction - Nhiễu xạ tia X

SEM

Kính hiể n vi điê ̣n tử quét

iv
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

http://www.lrc.tnu.edu.vn


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Ảnh hưởng của độ dài mạch ankyl đến khoảng cách lớp d001 và diện

Hình 1.6: Sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf .....................................................................24
Hình 2.1: Quy trình tổng hợp sét hữu cơ [4]. ..............................................................27
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý của máy hiển vi điện tử quét (SEM) ................................31
Hình 3.1: Giản đồ XRD của bent-TH và các mẫu sét hữu cơ điều chế lần lượt ở
các nhiệt độ 30oC, 40oC, 50oC, 60oC, 70oC [Phụ lục 1]. ............................34
Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của giá trị d001 theo nhiệt độ phản ứng
của các mẫu sét hữu cơ điều chế ................................................................35
Hình 3.3: Giản đồ XRD của bent-TH và các mẫu sét hữu cơ được điều chế ở các
tỉ lệ TĐTM/ bentonit lần lượt là 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 [Phụ lục 2] ............36
Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của giá trị d001 theo tỉ lệ khối lượng
TĐTM/ bentonit của các mẫu sét hữu cơ điề u chế .....................................37
Hình 3.5: Giản đồ XRD của bent-TH và các mẫu sét hữu cơ điều chế trong dung
dich
̣ có pH lầ n lươ ̣t là 7, 8, 9, 10, 11 [Phụ lục 3] .......................................39
Hình 3.6: Đồ thi ̣biể u diễn sự phu ̣ thuô ̣c của giá tri ̣d001 theo pH dung dich
̣ ...............39
Hình 3.7: Giản đồ XRD của bent-TH và các mẫu sét hữu cơ phản ứng trong
thời gian 2 giờ, 3 giờ, 4 giờ, 5 giờ, 6 giờ [ Phụ lục 4 ]...............................41
Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của giá trị d001 theo thời gian phản ứng................41
Hình 3.9: Giản đồ XRD của mẫu bent-TH ..................................................................43
Hình 3.10: Giản đồ XRD của sét hữu cơ điều chế ở điề u kiê ̣n tố i ưu .........................43
Hình 3.11: Phổ hồng ngoại của bent-TH .....................................................................44
Hình 3.12: Phổ hồng ngoại của tetrađecyltrimetylamoni bromua (TĐTM) ............44
Hình 3.13: Phổ hồng ngoại của sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu ......................45
Hình 3.14: Giản đồ phân tić h nhiê ̣t của bent-TH.........................................................46
Hình 3.15: Giản đồ phân tích nhiê ̣t của sét hữu cơ điề u chế ở điề u kiê ̣n tố i ưu .........46
vi
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

http://www.lrc.tnu.edu.vn

than hoạt tính và zeolit bị hạn chế bởi kích thước mao quản nhỏ
Trước những hạn chế đó, xu hướng mới là đi tìm kiếm chế tạo vật liệu có
mao quản lớn hơn và từ nguồn nguyên liệu sẵn có. Bentonit là lựa chọn thích
hợp do có cấu trúc lớp, có diện tích bề mặt lớn nên có khả năng hấp phụ nhiều
loại cation vô cơ và hữu cơ. Nhờ khả năng hấp phụ và khả năng trao đổi ion tốt
của bentonit nên bằng các phương pháp xử lý khác nhau, người ta có thể tạo ra
các vật liệu có chức năng khác nhau. Vật liệu sét hữu cơ được tổng hợp từ pha
nền là bentonit và các hợp chất muối amin (bậc 1, 2, 3 và 4 có mạch thẳng,
mạch nhánh và mạch vòng). Mạch hiđrocacbon khi được chèn vào giữa các lớp
của bentonit sẽ làm tăng khoảng cách lớp, tăng tính kị nước, do đó làm tăng ái
lực của vật liệu với các chất hữu cơ, đặc biệt là các chất hữu mạch vòng, các
chất có phân tử lượng lớn.
Bên cạnh đó nguồn khoáng bentonit tại Việt Nam rất lớn phân bố từ Bắc
vào Nam với trữ lượng lớn như Cổ Định – Thanh Hóa, Di Linh – Lâm Đồng,
Thuận Hải – Bình Thuận,...
Trên những cơ sở khoa học và thực tiễn đó, tôi đã chọn đề tài: “Nghiên
cứu điều chế sét hữu cơ từ bentonit Thanh Hóa với tetrađecyltrimetylamoni
bromua và bước đầu thăm dò ứng dụng”.

1


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về bentonit
1.1.1. Thành phần của bentonit
Dựa vào các kết quả nghiên cứu đã được công bố trong các tài liệu tham khảo có
thể tóm tắt một số nét chính về thành phần của sét như sau:
- Thành phần khoáng vật: Bentonite là loại khoáng sét tự nhiên, có thành
phần chính là montmorillonite (MMT), Ngoài ra trong bentonite tự nhiên còn chứa

bằng phản ứng trao đổi ion ta có thể biến tính MMT. Lượng trao đổi ion của MMT
dao động trong khoảng 70 ÷ 150 mgđl/100g. Quá trình xâm nhập cation vào không
gian hai lớp MMT làm giãn khoảng cách cơ sở lên vài chục Å tùy thuộc vào loại
cation thay thế [6], [10], [14].
1.1.3. Tính chất của bentonit
Do bentonit có thành phần chính là MMT có cấu trúc gồm các lớp
aluminosilicat liên kết với nhau bằng liên kết hiđro, có các ion bù trừ điện tích tồn tại
giữa các lớp nên bentonit có các tính chất đặc trưng: trương nở, hấp phụ, trao đổi ion,
kết dính, nhớt, dẻo và trơ, trong đó quan trọng nhất là khả năng trương nở, hấp phụ và
trao đổi ion.
1.1.3.1. Tính chất trương nở
Khi nước bị hấp phụ vào giữa các lớp sét sẽ làm tăng khoảng cách giữa các lớp
sét (giá trị d001) gây ra sự trương nở của sét. Sự trương nở phụ thuộc vào bản chất
khoáng sét, sự thay thế đồng hình trong các lớp tứ diện, bát diện và các ion (cation
trao đổi) trong môi trường phân tán. Lượng nước được hấp phụ vào giữa các lớp phụ
thuộc vào khả năng hydrat hoá của các cation trao đổi [11, 17, 18, 24].
Ngoài ra, độ trương nở của bentonite còn phụ thuộc vào bản chất của cation trao
đổi trên bề mặt lớp sét. Ví dụ, ion Na+ với điện tích +1 có thể liên kết với một tâm
tích điện âm trong cấu trúc của MMT. Vì thế khi bị hyđrat hoá, bentonite-Na có khả
năng trương nở từ khoảng cách cơ sở là từ 9,6Å đến ít nhất 17Å. Trong môi trường
3


kiềm bentonite-Na bị hiđrat hóa mạnh hơn và vì vậy huyền phù bentonite-Na rất bền
vững [10, 18, 19, 23].
Do khả năng trương nở tốt, bentonit được dùng để điều chế sét hữu cơ và
polyme clay nanocompozit là những vật liệu có các tính chất cơ học tốt, khả năng
chịu nhiệt cao hoặc tạo màng phủ bền [9].
1.1.3.2. Tính chất hấp phụ
Tính chất hấp phụ của bentonite được quyết định bởi đặc tính bề mặt, cấu trúc

- Đối với cation có cùng hoá trị bán kính càng nhỏ thì khả năng trao đổi càng
lớn, có thể sắp xếp theo trật tự sau: Li+ > Na+ > K+> Mg2+> Ca2+> Fe2+> Al3+.
1.1.4. Ứng dụng của bentonit
Do có cấu trúc và tính chất đặc trưng đã nêu ở trên nên bentonite có nhiều ứng
dụng trong thực tế. Các ứng dụng đó đều xuất phát từ các tính chất đặc trưng của
bentonite.
- Do có thành phần hóa học là các lớp aluminosilicate đã bị biến đổi nên
bentonite được ứng dụng làm chất xúc tác, chất mang xúc tác trong lĩnh vực tổng hợp
hữu cơ.
Ngoài ra, do bentonite có khả năng hấp phụ cao nên có thể hấp phụ các chất
xúc tác trên bề mặt trong giữa các lớp và được sử dụng làm chất xúc tác cho nhiều
phản ứng.
- Tính trương nở của bentonite được ứng dụng trong lĩnh vực làm chất độn trong
sơn, mực in, giấy, làm tường ngăn cho các hầm chứa chất thải phóng xạ, đập chắn
nước, dung dịch khoan , v.v..
- Khả năng hấp phụ và trao đổi ion của cation, cũng như tính trơ của bentonite
làm cho nó được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực xử lý môi trường (hấp phụ cation kim
loại nặng trong nước và các hợp chất hữu cơ độc hại)... Bentonite còn được sử dụng
phổ biến trong lĩnh vực mỹ phẩm [6].
- Tính dẻo của bentonite được biết đến từ xa xưa và sét tự nhiên đã được sử
dụng phổ biến để chế tạo ra các vật dụng: dụng cụ nấu nướng, bình đựng, đồ trang
sức để phục vụ cho các nhu cầu sinh hoạt, các tác phẩm nghệ thuật,.. Hiện nay tính
dẻo của bentonite được sử dụng nhiều trong chế khuôn trong ngành đúc luyện kim,
làm vật liệu xây dựng, làm chất kết dính vê viên quặng [6], ..
1.1.5. Một số phương pháp hoạt hóa bentonit
Bentonit là một chất có khả năng hấp phụ trao đổi nhưng để nâng cao tính hấp
phụ, tẩy trắng, hoạt tính xúc tác, . . . người ta cần tìm cách làm tăng bề mặt của nó.
Tất cả các cách làm với mục đích như vậy gọi là sự hoạt hóa bentonit. Có nhiều
phương pháp hoạt hóa như hoạt hóa bằng axit vô cơ, hoạt hóa bằng kiềm hoa ̣t hóa
bằ ng nhiê ̣t và hoạt hóa bằ ng chấ t hữu cơ [5].

dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kinh tế và xã hội. Sau đây là tình hình sản xuất và sử
dụng bentonit điển hình ở một số nước.
Sản xuất và sử dụng bentonit ở Trung Quốc [3]: Mỏ bentonit lớn nhất Trung
Quốc là mỏ bentonit - Ca ở Xuân Hoa thuộc tỉnh Hồ Bắc, ngoài ra còn nhiều mỏ
bentonit ở Triết Giang, Quảng Đông ...
Công ty FCC INC tại thành phố nổi tiếng Triết Giang là một công ty hàng đầu
trong lĩnh vực sản xuất và chế biến bentonit của Trung Quốc. Năm 1980, Công ty bắt
6


đầu sản xuất sét hữu cơ trên cơ sở bentonit – Na. Từ đầu năm 1990 đã phát triển và sản
xuất sét hữu cơ trên cơ sở bentonit - Ca. Năm 1996, Công ty đã xây dựng một dây
chuyền sản xuất sét hữu cơ lớn nhất của Trung Quốc. Từ năm 1999, bắt đầu phát triển
và sản xuất các loại sản phẩm sét hữu cơ dễ phân tán và trở thành công ty đầu tiên của
Trung Quốc sản xuất vật liệu tiên tiến này. Năm 2000, đây cũng là công ty đầu tiên của
Trung Quốc phát triển các sản phẩm vật liệu nano loại smectit. Sản lượng các sản phẩm
loại này khoảng 5000 - 8000 tấn/năm, đứng hàng thứ tư trên thế giới, đáp ứng 60% thị
trường Trung Quốc cho các ứng dụng trên lĩnh vực sơn, mực in, dầu mỡ.
Tổng sản lượng hàng năm đối với tất cả các loại sản phẩm bentonit của công
ty là 250.000 tấn. Hiện công ty sản xuất 6 loại mặt hàng với hơn 20 sản phẩm tinh
chế bentonit phục vụ cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu.
Sản xuất và sử dụng bentonit ở Hàn Quốc [3]: Công nghiệp sản xuất bentonit
của Hàn Quốc bắt đầu từ năm 1968, đến nay có 9 công ty sản xuất các mặt hàng
bentonit cho công nghiệp giấy, luyện kim, xây dựng dân dụng, nông nghiệp, thức ăn
gia súc... Công ty Sued- Chemie liên doanh với CHLB Đức là cơ sở hàng đầu với hệ
thống hoạt hoá bentonit tiên tiến chế tạo các sản phẩm bentonit chất lượng cao từ
nguồn trong nước và nhập khẩu với công suất 6500 tấn/tháng. Công ty có hệ thống
phòng thí nghiệm phục vụ nghiên cứu công nghệ và thử nghiệm chất lượng (thành
phần cấp hạt, bề mặt riêng, dung lượng trao đổi, độ nhớt, sức căng bề mặt, mức độ
trương nở, pH, hàm ẩm...) các sản phẩm bentonit theo tiêu chuẩn quốc tế.

đầu tư cơ sở thứ 2 có công suất 15.000 ÷ 20.000 tấn/năm từ nguồn nguyên liệu mỏ
Lòng Sông.
Giai đoạn 2016 – 2025:
Nâng công suất khai thác và chế biến bentonit tại Cổ Định (Thanh Hóa) lên
50.000 ÷ 60.000 tấn/năm [6].
Tuỳ theo nhu cầu thị trường, dự kiến nâng công suất nhà máy chế biến tại
huyện Tuy Phong (Bình Thuận) lên 60.000 ÷ 70.000 tấn/năm và cơ sở sản xuất Lòng
Sông lên 70.000 ÷ 80.000 tấn/năm.

1.2. Sét hữu cơ
1.2.1. Giới thiệu về sét hữu cơ
Các nghiên cứu về tương tác giữa các khoáng sét và các hợp chất hữu cơ đã
được thực hiện từ những năm đầu của thế kỉ XX và tăng lên không ngừng về số
lượng và đa dạng về đề tài đặc trưng nhất là bentonit với các hợp chất hữu cơ phân

8


cực hoặc các cation hữu cơ, nhất là các amin bậc 1, bậc 2, bậc 3, bậc 4 có mạch
thẳng, mạch nhánh và mạch vòng.
Năm 1939, Gieseking nhận thấy xanh metylen có khả năng thay thế cation
giữa các lớp sét. Kết quả này mở ra khả năng sử dụng các ion amoni (NH3R+,
NH2R2+, NHR3+ và NR4+) vào cơ chế trao đổi ion trong khoáng sét. Năm 1945,
Bradley [15] đã nghiên cứu sự gắn kết giữa MMT và các chất hữu cơ ở thể lỏng
(điamin, polyamin, glycol, polyglycol và polyglycol ete), kết quả cho thấy sự hấp phụ
các chất hữu cơ phân cực như ancol bậc thấp, glycol và amin trên bề mặt phiến sét
cũng tương tự như hấp phụ nước với cùng một mức năng lượng. Vì vậy các hợp chất
hữu cơ phân cực khi tiếp xúc với khoáng sét sẽ dễ dàng đẩy và chiếm chỗ các phân tử
nước nằm ở khoảng không gian giữa hai phiến sét. Các phân tử phân cực liên kết yếu
với oxi bề mặt của đỉnh tứ diện SiO4 nằm trong đơn vị cấu trúc sét bằng lực

lớp của MMT và nhận thấy khoảng cách cơ sở của ankylamoni MMT phụ thuộc vào
chiều dài mạch của ankylamoni (hình 1.3) .

Hình 1.3: Sự sắp xếp các cation hữu cơ kiểu đơn lớp, hai lớp và giả ba lớp
Nếu mạch hiđrocacbon trong muối amoni hữu cơ là mạch thẳng và có số
nguyên tử cacbon bằng 10 thì giá trị d001 là 13,6Å, nếu số nguyên tử C từ 12 đến 18
thì giá trị d001 khoảng 17Å (bảng 1.1).

10


Bảng 1.1: Ảnh hưởng của độ dài mạch ankyl đến khoảng cách lớp d001
và diện tích sét bị che phủ
Diện tích sét bị che phủ

Số nguyên tử

d001

Số lớp cation

cacbon

(Å)

hữu cơ

(nm2)

(%)


8

13,3

1

0,69

42

10

13,6

1

0,81

49

12

17,4

2

0,94

57


Quy luật này đã được phát hiện, khi các nhà khoa học nghiên cứu phản ứng
trao đổi cation giữa bentonit với các muối amoni hữu cơ và sự tương quan giữa tỷ lệ
bề mặt phiến sét bị che phủ bằng các cation hữu cơ với số lớp cation hữu cơ sắp xếp
trong không gian giữa hai phiến sét. Khi bề mặt phiến sét bị che phủ hơn 50% thì các
cation hữu cơ bắt đầu sắp xếp thành hai lớp.
1.2.3. Tính chất của sét hữu cơ
1.2.3.1. Tính hấp phụ
Do sét hữu cơ có tính ưa hữu cơ nên sự hấp phụ xảy ra chủ yếu đối với các
phân tử hữu cơ trong môi trường lỏng hoặc khí. Trong môi trường lỏng khả năng hấp
phụ tăng khi điện tích lớp, khoảng không gian của các lớp, kích thước alkyl amoni
tăng và lượng cation hữu cơ trong sét đạt xấp xỉ mức độ bão hòa với dung lượng trao
đổi cation [6], [8].
1.2.3.2. Tính trương nở
Sét hữu cơ có khả năng trương nở tốt trong các dung môi hữu cơ. Khi được
phân tán vào môi trường các chất hữu cơ, tính trương nở làm tăng độ phân tán của
các chất hữu cơ, do đó sét hữu cơ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như
làm chất chống sa lắng trong sơn, trong mực in, làm sạch nước bị ô nhiễm bởi dầu,
mỡ...[6], [7].
11


1.2.3.3. Độ bền của sét hữu cơ
Độ bền của sét hữu cơ - một phần cũng là do lực hút Vanđecvan giữa các
mạch hữu cơ với bề mặt hạt sét. Hiệu ứng này tăng nhanh theo chiều dài mạch hữu
cơ, một phần khác là do độ bền nhiệt động học của các cation amoni bậc 4 trên bề
mặt các hạt sét lớn hơn so với độ bền nhiệt động học của chúng được hiđrat hóa. Do
vậy sét hữu cơ tương đối ổn định nhiệt, nó có thể sử dụng ở nhiệt độ lên tới 250oC .
1.2.4. Ứng dụng của sét hữu cơ
Sét hữu cơ đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như:

Các muối ankyl amoni bậc bốn là loại hợp chất hữu cơ được sử dụng nhiều
nhất để điều chế sét hữu cơ. Chúng là chất hoạt động bề mặt kiểu cation và được tổng
hợp bằng cách ankyl hóa hoàn toàn amoniac hoặc các amin.
Các ion ankylamoni bậc bốn thường được sử dụng nhiều hơn các ion ankyl
amoni bậc nhất vì chúng không bị thủy phân và do đó không có hiện tượng giải hấp
ankylamin tự do. Một thuận lợi nữa là lượng lớn các gốc hữu cơ trong ankylamoni
bậc bốn (30 – 40%) sẽ làm giảm mật độ của các hạt phân tán [3].
Năm 2003, Tang và cộng sự [22] cũng đã điều chế một MMT ưa dầu với muối
octađecylamoni và hexađecyl trimetylamoni trong dung dịch nước. MMT hữu cơ này
được sử dụng để tổng hợp polypropylen nanocompozit.
Năm 2004, Lee [20] đã xử lý bentonit với 1-hexađecylamin, 1-octađecylamin,
cetyltrimetylamoni và octađecyltrietylamoni bromua. Tất cả các sét hữu cơ thu được
đều bị đeamin hóa trong epoxy nền. Cường độ chịu kéo và mođun đàn hồi của các
nanocompozit tăng lên khi hàm lượng sét hữu cơ tăng.
Các phân tử sinh học
Các khoáng sét cũng có thể được biến tính với các phân tử sinh học như protein,
enzym, amino axit, peptit… và điều này sẽ mở ra nhiều ứng dụng mới. Ví dụ: bentonit
với những ưu điểm như không chứa độc tố, độ hoạt động hóa học và tính hút nước cao
có thể được sử dụng làm chất mang để cố định các phân tử sinh học [6].
Năm 2007, Ozturk và cộng sự [21] đã biến tính bentonit với histiđin. Liên kết
cộng hóa trị được tạo thành giữa các nhóm amino của histiđin với cation Al3+ trong
bát diện của khoáng sét. Sét hữu cơ này được sử dụng để tinh chế globulin miễn dịchG (một lớp phân tử sinh học quan trọng trong chuẩn đoán và điều trị nhiều bệnh ở
người) từ huyết tương globulin miễn dịch của người một cách hiệu quả và kinh tế.
Theo các tác giả, compozit histidin - bentonit với các đặc tính tuyệt vời có thể được
sử dụng làm chất hấp phụ trong quá trình tinh chế kháng sinh.
1.2.5.2. Các phương pháp điều chế sét hữu cơ
Quá trình tổng hợp sét hữu cơ được dựa trên cơ chế của các phản ứng có thể
xảy ra giữa khoáng sét với các hợp chất hữu cơ. Phản ứng thay thế xảy ra khi các

13

quá trình điều chế và có khả năng ứng dụng trong công nghiệp. Phản ứng ở trạng thái
rắn đầu tiên của sét và cation hữu cơ được báo cáo bởi Ogawa và cộng sự. Breakwell

14